山东
随着AI竞赛一直升级，高端GPU芯片的功耗持续大幅往上升，英伟达H100单卡功耗达到700W，新一代Blackwell系列功耗提升到1000到1400W，而最新VeraRubin架构GPU的峰值功耗更是超过2300W，超高的功耗已经变成高端AI芯片迭代的核心难题。
目前行业里普遍用液冷、浸没式散热方案来解决服务器散热问题，可这类方案没法解决芯片近端局部积热这个核心难题，芯片局部热点一直堆积会导致降频、算力衰减，严重限制高端AI芯片性能发挥，而金刚石散热技术成为解决这一困境的有效路径。
市场里普遍有个认识上的误区，觉得金刚石的核心优势就仅仅是导热效率比较高，事实上，金刚石的核心竞争力是超高导热性能+适配芯片热胀冷缩特性的双重优势，这是铜、银、碳化硅等传统散热材料难以实现的。
从核心数据来看，CVD单晶金刚石热导率超过2000W/(m·K)，同位素纯化的版本更是超出3000W/(m·K)，导热性能差不多是传统铜材的5倍左右。更关键的是它有非常好的热适配性，金刚石的热膨胀系数（CTE）只有1.0–1.1ppm/K，和硅芯片2.6ppm/K的热膨胀系数很匹配，热失配差值只有1.5ppm/K，行业里常用的铜材，CTE高达16.5–17ppm/K，和硅芯片的热失配差值达到14ppm/K，冷热适配的差距比金刚石高了一个数量级。
目前AI芯片一般都用2.5D、3D堆叠工艺，芯片层间的热源高度集中，热串扰的问题越来越严重，铜质散热结构因为热失配比较大，在反复温度变化的时候会一直伸缩，特别容易造成芯片焊点疲劳、界面开裂，大大降低芯片的运行稳定性和使用寿命，而金刚石靠着很低的热失配特性，能从源头上降低芯片界面的热应力，避开封装失效的风险，正好符合高端AI芯片迭代发展的趋势。
多晶金刚石热导率能达到1000-2200W/(m·K)，热膨胀系数和单晶金刚石完全一样，而且能制备大尺寸成品、成本还更低，适合AI服务器热沉的大规模落地应用，金刚石-铜复合材料热导率是500-650W/(m·K)，可以灵活调节热膨胀系数，加工性能很不错，是高性价比的折中方案，解决了传统散热材料“导热性能高、芯片适配性差”的行业难题。
虽然金刚石散热的材料性能优势很突出，但是产业化落地还是面临两个核心技术难题。
首先是界面热阻问题，行业里普遍有一种认知偏差，觉得只要和金刚石材料沾边，就能达到比铜材强5倍的散热效果，但实际上，不好的键合工艺会产生很高的界面热阻，把金刚石本身超高的导热优势给抵消掉，让散热性能大大降低。其次是超精密加工和界面复合的难题。金刚石硬度很高，所有精密加工的工序都得定制专门的设备和工艺，加工的门槛比较高，与此同时金刚石和铜材界面结合力弱，必须得通过镀钛、镀钨这些界面改性技术，才能让两种材料稳定复合起来，保证芯片能长期稳定运行。
当前AI芯片功耗呈现“三年翻三倍”的增长态势，3D堆叠工艺的普及，让芯片层间积热、局部热点问题愈发突出，而局部热点堆积正是导致芯片算力衰减、强制降频的核心原因。需要明确的是，金刚石散热和液冷散热不是替代的关系，而是互相补充的组合方案，金刚石主要是用来把芯片局部超高的热流摊平、消除热点堆积，解决近端积热的核心问题，而液冷是把均匀扩散后的热量带出设备，完成远端散热。
国内金刚石散热产业链呈现前端原材料领先，后端核心工艺较薄弱的发展格局，在前端原材料生长环节，国内大尺寸多晶金刚石的技术水平和海外不相上下，有部分技术指标甚至比海外还好，但后端晶圆级无焊料直接键合、低热阻精准管控等核心技术还有些欠缺。
成本方面，MPCVD设备高耗电是金刚石量产的核心成本压力。为此，四方达、黄河旋风、惠丰钻石这些国内头部企业，都纷纷在新疆、内蒙古等低电价的区域布局产能，依托低价电力资源、大腔体生产设备及自研工艺持续压降生产成本。
整体来说，在AI芯片超高功耗发展的趋势下，传统铜基散热材料已经碰到物理性能的上限，很难适应高端芯片迭代的需求，金刚石凭借超高导热、低热失配的双重独特优势，成了高端AI芯片散热的有效方案。
参考来源:
各企业官网，官微
华西证券《金刚石散热（一）：磨料变芯材料，金刚石开启散热产业化元年》
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